JPH11109854A - 暗号通信装置、および、そのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易に開発可能で、高速に暗号通信用ネゴシ
エーションできる暗号通信装置を実現する。 【解決手段】 暗号通信に先立つネゴシエーション時に
おいて、両暗号通信装置３ａ・３ｂは、それぞれが生成
した暗号化乱数を交換する。暗号通信装置３ａの暗号鍵
生成部５２は、両暗号化乱数をさらに暗号化すると共
に、一方が上位、他方が下位になるように連結して通信
用暗号化鍵を生成する。また、通信用復号化鍵は、連結
する際の上位と下位とを入れ換えて生成される。通信相
手の暗号通信装置３ｂでは、暗号通信装置３ａが送信し
た暗号化乱数を受信し、暗号通信装置３ａが受信する暗
号化乱数を送信する。それゆえ、自らの通信用暗号化鍵
と通信相手の通信用復号化鍵とが一致し、正常に暗号通
信できる。この結果、ネゴシエーション時における両暗
号通信装置の動作が同一となり、暗号通信装置の開発が
容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通信の安全性を高
めるために、暗号を用いて通信する暗号通信装置に関
し、特に、暗号通信に先立って行われる暗号鍵伝送時の
手間を簡略化できる暗号通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通信装置を用いて他者と通信する際、通
信内容を示す平文が、そのまま伝送路に流されると、正
規の通信相手ではない第三者は、極めて容易に、通信内
容を盗聴したり、通信内容を改竄したりできる。したが
って、通信内容の盗聴や改竄を防止するために、従来よ
り、暗号通信装置が、広く使用されている。暗号通信装
置は、平文を暗号化して伝送路へ送出すると共に、受け
取った暗号文を平文へ復号化する。暗号通信装置を用い
ると、盗聴や改竄の虞れがある伝送路には、第三者が解
読できない暗号文のみが流れる。この結果、第三者によ
る通信内容の盗聴や改竄を防止できる。

【０００３】上記暗号通信装置が使用できる暗号方式
は、例えば、ＤＥＳ( Data Encryption Standard）暗
号、ＩＤＥＡ（ International Data Encryption Algor
ithm）などの共有鍵暗号方式と、ＲＳＡ方式などの公開
鍵暗号方式とに大別される。当該共有鍵暗号方式は、暗
号化する際と、復号化する際とで、同一の暗号鍵を使用
する方式であり、公開鍵暗号方式では、暗号化に使用す
る暗号鍵と、復号化に使用する復号鍵とが異なってい
る。

【０００４】ここで、公開鍵暗号方式は、暗号化および
復号化に要する計算量が大きいので、例えば、認証時な
ど、伝送されるデータ量が比較的少ない場合には使用で
きても、例えば、画像や音声、数値データなどを伝送す
る場合など、伝送されるデータ量が多く、高いスループ
ットが要求される実際のデータ通信には使用することが
難しい。したがって、実際のデータ通信には、共有鍵暗
号方式が一般的に使用されている。

【０００５】当該共有鍵暗号方式では、暗号文を復号す
る場合、暗号化に使用した暗号鍵と同じ復号鍵が必要と
なるので、暗号通信を開始するまでに、送信側と受信側
との間で、暗号鍵を統一しておかなければならない。し
たがって、通常、正規の通信装置には、正規の通信装置
間で共有された暗号鍵（共有鍵）が予め格納されてい
る。

【０００６】ところで、現在の暗号化方式は、いずれも
完全なものではなく、暗号文が平文へ解読されるまで
に、極めて多くの時間が必要となるに過ぎない。したが
って、同一の暗号鍵を用いた暗号文が数多く存在する
と、暗号文が第三者によって解読される虞れがある。そ
れゆえ、通信の安全性を高めるためには、暗号鍵を通信
毎に変更する方がよい。このように、各通信用に生成さ
れる暗号鍵は、通信用暗号鍵（セッション鍵）と呼ばれ
る。なお、通信用暗号鍵が、そのまま伝送路に送出され
ると、通信用暗号鍵自体を盗聴される虞れがある。この
場合は、第三者は、当該通信用暗号鍵を用いて生成され
た暗号文を復号できるので、通信内容の秘密を守ること
ができない。

【０００７】したがって、従来は、正規の通信装置に上
記共有鍵を予め配付しておくと共に、暗号通信に先立っ
て、あるデータを送出し、当該データと上記共有鍵とに
基づいて、通信用暗号鍵を生成している。具体的には、
図８に示すように、暗号通信に先立って行われるネゴシ
エーションにおいて、発呼側の暗号通信装置は、Ｓ５１
ａにて、乱数を生成し、Ｓ５２ａにて、被呼側の暗号通
信装置へ送出する。また、被呼側の暗号通信装置は、Ｓ
５１ｂにて、当該乱数を受け取ると、Ｓ５２ｂにて、受
け取った乱数を自らの共有鍵で暗号化して暗号化乱数を
生成する。さらに、被呼側の暗号通信装置は、Ｓ５３ｂ
にて、暗号化乱数を被呼側の暗号通信装置へ送出する。

【０００８】一方、発呼側の暗号通信装置は、上記Ｓ５
１ａにて生成した乱数を自らの共有鍵で暗号化している
（Ｓ５３ａ）。そして、発呼側の暗号通信装置は、暗号
化乱数を受け取ると（Ｓ５４ａ）、上記Ｓ５３ａに生成
した暗号化乱数と、上記Ｓ５４ａにて受け取った暗号化
乱数とを比較して、被呼側の暗号通信装置が正規の暗号
通信装置であるか否かを認証する（Ｓ５５ａ）。被呼側
の暗号通信装置が正規の暗号通信装置の場合、両者の共
有鍵が一致しているので、受け取った暗号化乱数と、生
成した暗号化乱数とが一致する。これにより、発呼側の
暗号通信装置は、被呼側の暗号通信装置を認証できる。

【０００９】同様に、Ｓ６１ｂにて、被呼側の暗号通信
装置が乱数を生成すると、以降のステップＳ６２ｂ〜Ｓ
６５ｂ、並びに、Ｓ６１ａ〜Ｓ６３ａにおいて、両暗号
通信装置は、上記Ｓ５１ａ〜Ｓ５５ａ、並びに、Ｓ５１
ｂ〜Ｓ５３ｂと同様の動作を行う。なお、Ｓ６１ｂ以降
のステップでは、発呼側と被呼側との動作が入れ代わっ
ている。これにより、被呼側の暗号通信装置は、発呼側
の暗号通信装置を認証する。

【００１０】Ｓ５５ａおよびＳ６５ｂにおいて、両暗号
通信装置が通信相手を正規の通信相手であると判定した
場合、発呼側の暗号通信装置は、自らの共有鍵を用い
て、上記Ｓ５４ａにて受け取った暗号化乱数をさらに暗
号化して、通信用暗号鍵を生成する（Ｓ７１ａ）。一
方、被呼側の暗号通信装置は、自らの共有鍵によって、
上記Ｓ５３ｂで送出した暗号化乱数をさらに暗号化する
（Ｓ７１ｂ）。

【００１１】両暗号通信装置にて生成された通信用暗号
鍵は、上記Ｓ５１ａにて、被呼側が生成した乱数を、共
有鍵で２回暗号化したものであり、共有鍵が共通であれ
ば、同一になる。また、当該通信用暗号鍵は、伝送路を
介して伝送された暗号化乱数に基づいて生成されるが、
通信用暗号鍵自体は、伝送されていない。したがって、
第三者が両暗号通信装置間の通信を盗聴して暗号化乱数
を取得したとしても、共有鍵を知らなければ、通信用暗
号鍵を得ることができない。この結果、両暗号通信装置
間で、安全に通信用暗号鍵を統一することができる。

【００１２】なお、図８では、発呼側の暗号通信装置が
生成した乱数に基づいて、通信用暗号鍵が生成される場
合について説明したが、上記Ｓ７１ａ・Ｓ７１ｂにて通
信用暗号鍵を生成する際、上記Ｓ５４ａ・Ｓ５３ｂの暗
号化乱数に代えて、上記Ｓ６４ｂおよびＳ６３ａの暗号
化乱数から通信用暗号鍵を用いれば、被呼側の暗号通信
装置が生成した乱数に基づいて通信用暗号鍵を生成でき
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法において、暗号通信装置の動作は、発呼側と被
呼側とで異なっているので、各暗号通信装置におけるネ
ゴシエーション動作が複雑になる。この結果、暗号通信
装置の開発に時間がかかると共に、不具合の入る余地が
大きくなってしまう。

【００１４】例えば、図８では、通信用暗号鍵は、発呼
側の暗号通信装置が生成した乱数に基づいて生成され
る。したがって、暗号通信装置は、発呼する場合、自ら
が生成した乱数に基づいて通信用暗号鍵を生成し、被呼
される場合、通信相手から受け取った乱数に基づいて通
信用暗号鍵を生成する。

【００１５】このように、発呼する場合と被呼される場
合とでネゴシエーション動作が異なっているので、暗号
通信装置の開発者は、２種類のネゴシエーション動作が
可能なように、暗号通信装置を製造する必要がある。

【００１６】さらに、発呼側と被呼側とでネゴシエーシ
ョン動作が異なるので、各暗号通信装置は、通信用暗号
鍵を生成する際、自らが発呼側であるか、あるいは被呼
側であるかを識別する必要がある。

【００１７】ここで、特に、データ通信を行う場合な
ど、各暗号通信装置が１対多または多対多で通信できる
場合には、暗号通信装置が他の暗号通信装置を発呼して
いる間に、別の暗号通信装置から被呼される場合があ
る。したがって、ネゴシエーションが複雑であると、こ
の過程で、誤識別する可能性が極めて高くなる。

【００１８】発呼側と被呼側とを誤識別すると、ネゴシ
エーション後の暗号通信が不可能になる。したがって、
誤識別が発生しないように、暗号通信装置は、複雑な手
順で発呼側であるか否かを識別する必要がある。

【００１９】これらの結果、暗号通信装置の動作が複雑
になり、動作を記述するプログラムが長くなる。したが
って、不具合の入る余地が大きくなり、当該プログラム
の開発に要する時間が長くなる。

【００２０】近年では、例えば、無線通信やインターネ
ットなど、有線の公衆電話回線網に比べて第三者が通信
を傍受しやすい通信手段が広く普及しつつあり、暗号通
信装置の重要性は、益々高くなっている。さらに、通信
速度が向上するに伴って、識別するために使用可能な時
間が減少すると共に、同時に接続可能な通信相手の数が
増加するに伴って、誤識別の可能性が高くなっている。
この結果、暗号通信装置の製品開発は、益々、煩わしく
なりつつあり、簡易に開発可能な暗号通信装置が切望さ
れている。

【００２１】本発明は、上記の問題点を鑑みてなされた
ものであり、その目的は、簡易に開発が可能で、かつ、
高速に暗号通信用ネゴシエーションできる暗号通信装置
を実現することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る暗
号通信装置は、上記課題を解決するために、暗号通信に
先立って設定される共有の通信用暗号鍵を用いて、他の
暗号通信装置と暗号通信する暗号通信手段を有する暗号
通信装置において、通信相手へ、第１送信データを送信
する第１送信手段と、通信相手が送信した第１送信デー
タを第１受信データとして受け取る第１受信手段と、上
記第１送信データと第１受信データとの双方に基づい
て、上記通信用暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段とを備
えていることを特徴としている。

【００２３】上記構成において、暗号通信に先立つネゴ
シエーション時において、暗号通信装置の第１送信手段
は、第１送信データを送信し、通信相手の暗号通信装置
における第１受信手段は、当該第１送信データを第１受
信データとして受け取る。一方、通信相手の暗号通信装
置における第１送信手段が送信した第１送信データは、
第１受信データとして受け取られる。

【００２４】両暗号通信装置の暗号鍵生成手段は、例え
ば、暗号化や連結や和など、予め定められた算出方法に
従って、それぞれの第１送信データおよび第１受信デー
タの双方に基づいて通信用暗号鍵を生成する。ここで、
両暗号通信装置の第１送信データは、通信相手の第１受
信データと同一なので、両暗号通信装置が生成した通信
用暗号鍵は、同一となる。

【００２５】なお、算出方法として、例えば、連結のよ
うに、項の順番を入れ換えると算出結果が異なる算出方
法を採用する場合には、第１送信データと第１受信デー
タとから、２つの通信用暗号鍵が生成される。この場合
には、一方の順番で算出した通信用暗号鍵を通信用暗号
化鍵として使用し、他方の順番で算出した通信用暗号鍵
を通信用復号化鍵として使用すれば、両暗号通信装置の
通信用復号化鍵は、通信相手の通信用暗号化鍵と一致す
る。一方、算出方法として、例えば、和や積のように、
項の順番を入れ換えても算出結果が変化しない算出方法
を採用した場合は、上記双方のデータから１つの通信用
暗号化鍵が生成されるので、両暗号通信装置の通信用暗
号鍵は、一致する。

【００２６】ネゴシエーションが終了すると、両暗号通
信装置の暗号通信手段は、例えば、ＤＥＳなどの共有鍵
方式に従って、上記通信用暗号鍵で平文を暗号化して送
出し、通信相手の暗号通信手段から受け取った暗号文を
上記通信用暗号鍵を用いて、平文へと復号化する。ここ
で、暗号鍵生成手段が、項の順番を入れ換えることによ
って算出結果が変化するような算出方法を採用していた
としても、通信用復号化鍵は、通信相手の通信用暗号化
鍵と一致しているので、両暗号通信装置の暗号通信手段
は、なんら支障なく暗号通信できる。

【００２７】上記構成では、暗号通信において、両暗号
通信装置の間には、暗号文のみが流れる。したがって、
当該暗号文を復号化するための鍵を知らない第三者が両
暗号通信装置間を伝送されるデータを傍聴したとして
も、通信内容を把握できない。この結果、第三者から通
信内容を秘匿できる。

【００２８】特に、通信用暗号鍵は、暗号通信毎に伝送
される第１送信データおよび第１受信データに基づいて
生成される。したがって、例えば、暗号通信毎など、両
暗号通信装置が送出する第１送信データを頻繁に変更す
ることによって、通信用暗号鍵を頻繁に変更できる。こ
れにより、暗号通信における通信内容の安全性をさらに
向上できる。

【００２９】ところで、例えば、第１送信データや第１
受信データなど、上記ネゴシエーションの際に、両暗号
通信装置間を伝送されるデータは、第三者によって傍聴
される虞れがある。したがって、第三者が、これらのデ
ータから通信用暗号鍵を推測できた場合は、暗号通信に
おける通信内容の安全性を確保できない。ところが、上
記構成では、暗号鍵生成手段は、第１送信データおよび
第１受信データの双方から通信用暗号鍵を算出してお
り、通信用暗号鍵は、両暗号通信装置間を伝送されてい
ない。したがって、第三者から算出方法を秘匿できれ
ば、確実に第三者から通信用暗号鍵を秘匿できる。

【００３０】通常、通信用暗号鍵の算出には、暗号アル
ゴリズムが用いられているので、その際の鍵（暗号鍵）
が取得できればよい。したがって、例えば、算出方法の
中に、正規の暗号通信装置間で予め共有された共有鍵を
用いて、各データを暗号化する工程を含ませたりすれ
ば、算出方法の安全性を十分に確保できる。この結果、
ネゴシエーションの際に両暗号通信装置間を伝送される
データを傍聴したとしても、第三者は、暗号通信におけ
る通信内容を推測できず、通信内容の安全性を第三者か
ら秘匿できる。

【００３１】ここで、両暗号通信装置の暗号鍵生成手段
は、いずれの暗号通信装置が通信を開始したかに拘わら
ず、すなわち、いずれが発呼側であるかに拘わらず、自
らが送信した第１送信データと、通信相手から受け取っ
た第１受信データとの双方に基づいて通信用暗号鍵を算
出している。この結果、発呼側の暗号通信装置の動作
と、被呼側の暗号通信装置の動作と同一になる。したが
って、従来のように、発呼側であるか否かを判定し、判
定結果に応じて動作を変更する必要がなくなる。

【００３２】この結果、暗号通信装置を開発する際、暗
号通信装置が発呼する場合の動作と、被呼される場合の
動作とを別々に設計する必要がなくなり、極めて簡単に
暗号通信装置を開発できる。したがって、暗号通信装置
を開発する際の手間を大幅に軽減できる。

【００３３】また、請求項２の発明に係る暗号通信装置
は、請求項１記載の発明の構成において、通信相手へ、
第２送信データを送出する第２送信手段と、通信相手が
送信した第２送信データを第２受信データとして受け取
る第２受信手段と、予め定められた共有鍵により上記第
２受信データを暗号化して、上記第１送信データを生成
する第１送信データ生成手段と、上記第２送信データを
上記共有鍵で暗号化したデータと、上記第１受信データ
とが一致している場合、通信相手が正規の通信相手であ
ると認証する認証手段とを備えていることを特徴として
いる。

【００３４】上記構成において、ネゴシエーションの
際、第１の暗号通信装置の第２送信手段は、例えば、乱
数などによって生成した第２送信データを送出する。通
信相手の第２受信手段は、当該第２送信データを受信
し、通信相手の第１送信データ生成手段は、上記共有鍵
で当該第２送信データを暗号化する。これにより、生成
された通信相手の第１送信データは、通信相手の第１送
信手段によって送り返される。

【００３５】一方、上記第２送信データを送信した側の
暗号通信装置において、認証手段は、上記第２送信デー
タを上記共有鍵で暗号化したデータと、通信相手から送
り返された第１受信データとが一致している場合、通信
相手が正規の通信相手であると認証する。

【００３６】ここで、上記第２送信データおよび第２受
信データは、両暗号通信装置間を伝送されているので、
第三者は、これらのデータを傍聴できる。ところが、共
有鍵を知らない第三者は、これらのデータから、正しい
第１送信データを生成できない。したがって、第２送信
データを暗号化したデータと第１送信データとが一致せ
ず、認証手段は、当該通信相手が正規の通信相手ではな
いと判定する。この場合、認証手段は、例えば、通信を
切断するなどして、アクセスを拒否する。この結果、両
暗号通信装置は、通信相手を認証でき、第三者からのア
クセスを確実に拒否できる。

【００３７】両暗号通信装置が通信相手を認証すると、
暗号鍵生成手段は、通信用暗号鍵を生成する。さらに、
両暗号通信装置間で、暗号通信が開始される。

【００３８】上記構成では、第１送信データおよび第１
受信データは、通信用暗号鍵の生成と、通信相手の認証
との双方に使用される。したがって、通信用暗号鍵を生
成するためのデータ通信と、通信相手を認証するための
データ通信とを共用できる。この結果、両データ通信を
別々に行う場合に比べて、認証および通信用暗号鍵生成
に必要な手間と時間とを削減できる。したがって、安全
に通信可能でありながら、ネゴシエーションが高速な暗
号通信装置を実現できる。

【００３９】ところで、請求項１または２記載の発明の
構成において、暗号鍵生成手段が、第１送信データと第
１受信データとから、通信用暗号鍵を算出する方法は、
例えば、和や積、排他的論理和、あるいは、連結など、
種々の方法が考えられる。また、算出する際に、例え
ば、両データを共有鍵で暗号化すれば、通信用暗号鍵が
推測される危険性を低減できる。ただし、排他的論理和
などの演算を使用すると、演算結果のビット長と、第１
送信データまたは第１受信データのビット長との比率
は、１：１になる。したがって、通信の安全性を高める
ために、通信用暗号鍵の長さを長くしようとすると、よ
り長い第１送受信データを送受する必要がある。特に、
暗号化によって乱数を生成し、当該乱数に基づいて、第
１送信データや第１受信データが生成される場合、一度
に生成可能な乱数の長さが、一度に暗号化するデータの
長さに限定される。したがって、必要な長さの乱数を生
成するために必要な回数が多くなり、生成に要する手間
や時間が増大しがちである。

【００４０】なお、例えば、上記演算結果のビットを繰
り返すなどすれば、通信用暗号鍵の長さを延長できる。
しかしながら、この場合は、演算結果の情報量は、増加
しないので、通信の安全性を向上できない。

【００４１】これに対して、請求項３の発明に係る暗号
通信装置は、請求項１または２記載の発明の構成におい
て、上記暗号鍵生成手段は、上記第１送信データに基づ
くデータと、上記第１受信データに基づくデータとを所
定の順番で連結して第１の通信用暗号鍵を生成すると共
に、上記両データを入れ換えて連結して第２の通信用暗
号鍵を生成し、上記暗号通信手段は、上記第１の通信用
暗号鍵を用いて、通信相手へ送出するデータを暗号化
し、上記第２の通信用暗号鍵を用いて、通信相手から受
け取ったデータを復号化することを特徴としている。

【００４２】なお、連結は、両データ全体を連結しても
よいし、両データを所定のビット長からなるブロックに
分割し、各ブロック毎に連結してもよい。また、第１送
信データおよび第１受信データを暗号化した後、連結し
てもよいし、連結した後、暗号化して両通信用暗号鍵を
生成してもよい。

【００４３】上記構成では、連結によって、各通信用暗
号鍵が生成されているので、通信の安全性を低下させる
ことなく、第１送信データおよび第１送信データのビッ
ト長よりも長い通信用暗号鍵を生成できる。それゆえ、
他の算出方法よりも、簡単な手順、かつ、短い時間で、
通信用暗号鍵を生成できる。

【００４４】また、請求項４の発明に係る記録媒体は、
暗号通信にて使用される共有の通信用暗号鍵を生成する
プログラムを記録した記録媒体であって、上記課題を解
決するために、通信相手へ第１送信データを送信する工
程と、通信相手が送信した第１送信データである第１受
信データを受信する工程と、上記第１送信データと第１
受信データとの双方に基づいて、上記通信用暗号鍵を生
成する工程とを実行するプログラムを記録したことを特
徴としている。

【００４５】上記構成のプログラムが実行されると、自
らが発呼しているか否かに拘わらず、自らが送信する第
１送信データと、通信相手から受け取った第１受信デー
タとの双方に基づいて、通信用暗号鍵が算出される。し
たがって、上記プログラムを開発する際、暗号通信装置
が発呼する場合の動作と、被呼される場合の動作とを別
々に設計する必要がなくなる。また、発呼側と被呼側と
を判別することなく、通信用暗号鍵を生成できる。これ
らの結果、プログラムを開発する際の手間を大幅に軽減
できる。

【００４６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について図１
ないし図７に基づいて説明すると以下の通りである。す
なわち、本実施形態に係る暗号通信装置は、通信内容を
示す平文から、第三者による解読が困難な暗号文へ暗号
化したり、あるいは、暗号文から平文へ復号化したりす
る装置であって、例えば、図２に示すように、ワイド・
エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）１を介して、ローカル
・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）２ａとＬＡＮ２ｂと
が接続されている通信システムの場合、暗号通信装置３
ａ・３ｂは、各ＬＡＮ２ａ・２ｂとＷＡＮ１との間に、
それぞれ設けられている。

【００４７】なお、本実施形態に係る通信システムで
は、一方のＬＡＮ２ａ側の機器（ＬＡＮ２ａおよび暗号
通信装置３ａなど）と、他方のＬＡＮ２ｂ側の機器（Ｌ
ＡＮ２ｂおよび暗号通信装置３ｂなど）とが同様に構成
されている。したがって、以下では、説明の便宜上、Ｌ
ＡＮ２ｂ側の機器において、ＬＡＮ２ａ側と同じ機能を
有する部材には、例えば、ＬＡＮ２ｂなど、末尾の英字
をａからｂに変更した符号によって参照して、説明を省
略する。

【００４８】上記ＷＡＮ１は、例えば、公衆電話網やイ
ンターネットなど、広い範囲で通信可能なネットワーク
である。多くのＷＡＮは、不特定多数の使用者が回線接
続可能であり、例えば、ＷＡＮの運営業者と加入者契約
するなど、比較的簡単な手続きで加入できる。したがっ
て、本実施形態に係るＷＡＮ１として、これらのＷＡＮ
を採用すれば、両ＬＡＮ２ａ・２ｂが配された場所まで
各ＬＡＮ２ａ・２ｂを拡張する場合に比べて容易にＬＡ
Ｎ２ａ・２ｂ間で通信が可能となり、本実施形態に係る
通信システムを実現できる。

【００４９】ただし、ＷＡＮ１上に流れるデータの伝送
経路は、ＬＡＮ２ａ・２ｂ内の伝送経路に比べて長いの
で、上記データは、上記ＬＡＮ２ａ・２ｂ内を流れるデ
ータに比べて、正規の使用者ではない第三者により盗聴
や改竄が行われやすい。

【００５０】特に、携帯電話やパーソナル・ハンディホ
ン・システムのように、伝送経路の少なくとも一部で無
線通信する場合、第三者は、ＷＡＮ１上に流れるデータ
を比較的容易に傍受できる。また、インターネットのよ
うに、伝送経路として、第三者の通信機器を使用する可
能性がある場合には、当該通信機器にて、上記データが
盗聴あるいは改竄される虞れがある。

【００５１】一方、ＬＡＮ２ａは、相互に通信可能な正
規の端末２１ａ…から構成されている。上記端末２１ａ
は、コンピュータなどであり、使用者の指示に応じて、
他の端末２１ａへデータを送出したり、他の端末２１ａ
からデータを受け取ったりできる。また、ＬＡＮ２ａに
は、上記暗号通信装置３ａが接続されており、端末２１
ａは、当該暗号通信装置３ａを介して、他のＬＡＮ２ｂ
の端末２１ｂと通信できる。

【００５２】上記各端末２１ａは、通常、社内など、第
三者が操作しにくい場所に設置されている。また、各端
末２１ａ間を接続するネットワーク配線や中継設備など
の設置場所も限定されている。さらに、端末２１ａとＷ
ＡＮ１との間には、暗号通信装置３ａが設けられてお
り、第三者がＷＡＮ１を経由して端末２１ａをアクセス
しようとしても、直接アクセスできない。したがって、
ＬＡＮ２ａを流れるデータは、ＷＡＮ１を流れるデータ
に比べて、第三者による盗聴や改竄が極めて困難であ
る。

【００５３】一方、本実施形態に係る暗号通信装置３ａ
は、例えば、図１に示すように、暗号通信装置３ａ内部
で処理される内部データとＷＡＮ１上に流れるデータと
を相互変換するＷＡＮインターフェース部３１と、上記
内部データとＬＡＮ２ａに流れるデータとを相互変換す
るＬＡＮインターフェース部３２と、暗号化および復号
化に必要なデータを記憶する記憶部３３と、両インター
フェース部３１・３２および記憶部３３を制御する制御
部３４とを備えている。なお、以下では、上記両インタ
ーフェース部３１・３２を、それぞれ、ＷＡＮ・Ｉ／Ｆ
部３１、あるいは、ＬＡＮ・Ｉ／Ｆ部３２と略称する。
このＷＡＮ・Ｉ／Ｆ部３１が、特許請求の範囲に記載の
第１および第２送信手段、並びに、第１および第２受信
手段に対応している。

【００５４】上記ＷＡＮ・Ｉ／Ｆ部３１は、例えば、モ
デムやＲ／Ｔ点インターフェースなど、ＷＡＮ１に合わ
せて選択されたインターフェースであって、ＷＡＮ１側
からデータが送られてきた場合、当該データを受け取
り、物理的および論理的な変換を行って、制御部３４が
処理可能なデータ型式に変換できる。また、ＬＡＮ２ａ
側からの要求などに応じて、暗号通信装置３ａがＷＡＮ
１へデータを送出する場合、制御部３４が処理可能なデ
ータ型式から、ＷＡＮ１上を伝送可能なデータ型式に変
換できる。さらに、例えば、ＷＡＮ１が公衆電話回線網
の場合など、データを通信する前に発呼あるいは着呼を
行って、通信相手の暗号通信装置３ｂと暗号通信装置３
ｂとの間でコネクションを確立する必要がある場合に
は、発呼あるいは着呼した後、コネクションを確立でき
る。なお、ＷＡＮ１としてインターネットを使用する場
合のように、通信に先立って、暗号通信装置３ｂとの間
でコネクションを確立する必要がない場合には、ＷＡＮ
・Ｉ／Ｆ部３１は、直接、データを送受信する。

【００５５】また、ＬＡＮ・Ｉ／Ｆ部３２は、例えば、
イーサネット（商標：ゼロックス社）インターフェース
など、ＬＡＮ２ａに合わせて選択されたインターフェー
スであって、例えば、端末２１ａなど、ＬＡＮ２ａ内の
機器からデータを受け取った場合、当該データを制御部
３４が処理可能なデータ型式に変換できる。また、例え
ば、ＷＡＮ１からデータを受け取った場合のように、暗
号通信装置３ａがＬＡＮ２ａ内の機器へデータを送出す
る必要がある場合には、当該データをＬＡＮ２ａ上を伝
送可能なデータ型式に変換して送出できる。

【００５６】一方、記憶部３３は、例えば、ＲＯＭ（ R
ead-Only Memory ）やＲＡＭ（ Random access Memory
）などから構成されており、暗号通信装置３ａ・３ｂ
などの正規の使用者間で予め共有されている共有鍵Ｏを
格納する共有鍵領域（認証手段）４１と、通信相手へ送
出する暗号化乱数を格納する送信暗号化乱数領域（第１
送信手段）４２と、通信相手から受け取った乱数に基づ
いて生成した暗号化乱数を格納する受信暗号化乱数領域
（第１受信手段）４３とを備えている。なお、記憶部３
３には、制御部３４のプログラムを記憶する領域や、制
御部３４が動作する際に使用される作業領域なども設け
られている。

【００５７】また、制御部３４には、ＷＡＮ・Ｉ／Ｆ部
３１とＬＡＮ・Ｉ／Ｆ部３２との間で暗号化および復号
化処理を行う暗号処理部５１と、暗号通信に先立って、
通信用暗号鍵を生成し、暗号処理部５１へ指示する暗号
鍵生成部５２とが設けられている。なお、暗号処理部５
１および暗号鍵生成部５２は、制御部３４が所定のプロ
グラムを実行することによって実現される機能モジュー
ルである。また、暗号処理部５１が、特許請求の範囲に
記載の暗号通信手段および第１送信データ生成手段に対
応し、暗号鍵生成部５２が暗号鍵生成手段に対応してい
る。さらに、認証手段は、制御部３４に対応している。

【００５８】上記暗号処理部５１は、共有鍵方式を用い
て暗号処理する処理部であって、暗号通信の際、ＷＡＮ
・Ｉ／Ｆ部３１からデータを受け取ると、暗号鍵生成部
５２から与えられた通信用暗号鍵（復号化鍵）に基づい
て当該データを復号化し、ＬＡＮ・Ｉ／Ｆ部３２へ送出
する。一方、ＬＡＮ・Ｉ／Ｆ部３２からデータを受け取
ると、暗号鍵生成部５２から与えられた通信用暗号鍵
（暗号化鍵）に基づいて、当該データを暗号化し、ＷＡ
Ｎ・Ｉ／Ｆ部３１へ送出できる。

【００５９】また、暗号処理部５１は、暗号通信に先立
つネゴシエーション時において、通信相手から受け取っ
た乱数や、自らが生成した乱数を、上記共有鍵Ｏで暗号
化して、暗号化乱数を生成できる。これらの暗号化乱数
は、上記両暗号化乱数領域４２・４３へ、それぞれ格納
され、後述するように、通信相手の認証、および、通信
用暗号鍵の生成に使用される。

【００６０】さらに、本実施形態に係る暗号処理部５１
は、上記ネゴシエーション時において、乱数を生成し
て、上記暗号鍵生成部５２へ与えることができる。平文
を暗号化すると、平文と全く異なり、暗号文から平文を
推測しにくいような暗号文が生成される。したがって、
例えば、順次増減する値や、日付を示すデータなど、任
意のデータを暗号化することによって、暗号処理部５１
は、次に生成される値の予測が困難な、極めて良好な乱
数を生成できる。これにより、乱数を生成する部材を別
に設けることなく、通信毎に異なるデータを通信相手に
送出できる。

【００６１】ここで、暗号処理部５１の一例として、Ｉ
ＤＥＡ暗号方式を用いた場合における暗号処理部５１の
動作について簡単に説明する。すなわち、ＩＤＥＡ暗号
方式は、図３に示すように、入力される平文を所定の長
さのブロック毎に区切り、各ブロック毎に、指示された
暗号鍵を用いて暗号化するブロック暗号方式である。Ｉ
ＤＥＡ暗号方式では、暗号鍵の長さが１２８ビットに設
定されており、当該暗号鍵を用いて、１ブロックが６４
ビットの平文を６４ビットの暗号文へ変換する。

【００６２】具体的には、暗号処理部５１は、４つの内
部鍵を用いて入力されたデータを撹拌する奇数ラウンド
と、各奇数ラウンドの間に行われ、２つの内部鍵を用い
てデータを撹拌する偶数ラウンドとを交互に繰り返して
いる。例えば、最初の奇数ラウンドＯ１では、内部鍵Ｋ
１〜Ｋ４を用いて、平文を撹拌して、次の偶数ラウンド
Ｅ１へ引き渡す。当該偶数ラウンドＥ１は、引き渡され
たデータを、内部鍵Ｋ５・Ｋ６により撹拌して、次の奇
数ラウンドＯ２へ引き渡す。８つの奇数ラウンドおよび
偶数ラウンドが行われた後、最後の奇数ラウンドＯ９が
行われ、内部鍵Ｋ４９〜Ｋ５２を用いて、６４ビットの
暗号文を生成する。

【００６３】ＩＤＥＡ暗号方式では、上記内部鍵Ｋ１〜
Ｋ５２は、図４に示すスケジューリング（順番）に従っ
て、与えられた１２８ビットの暗号鍵から生成される。
すなわち、図４（ａ）に示すように、暗号処理部５１
は、与えられた１２８ビットの暗号鍵を１６ビット毎に
区切って、第１〜第８の内部鍵Ｋ１〜Ｋ８を生成する。

【００６４】続いて、図４（ｂ）に示すように、暗号処
理部５１は、当該暗号鍵を所定のオフセット（２５ビッ
ト）だけ、ビットシフトする。なお、ビットシフトによ
って最下位からはみ出したビットは、最上位のビットと
なるので、暗号鍵の有効なビット長は、１２８ビットに
保たれる。ビットシフト後の暗号鍵は、１６ビット毎に
区切られ、第９〜第１６の内部鍵Ｋ９〜Ｋ１６が生成さ
れる。

【００６５】同様のビットシフトおよびビットの分割
は、さらに５回繰り返される。各ビットシフト毎、すな
わち、与えられた暗号鍵におけるビット位置を基準にし
たオフセットが２５ビット増加する毎に、８つずつの内
部鍵が生成される。これにより、暗号処理部５１は、第
１７〜第５２の内部鍵Ｋ１７〜Ｋ５２を生成する。な
お、図４（ｃ）に示すように、上記オフセットが１２５
ビットの場合、内部鍵Ｋ４１〜Ｋ４８が生成され、生成
されていない内部鍵は、４つである。したがって、最後
のビットシフト（上記オフセットが１５０ビット）の際
には、図４（ｄ）に示すように、１２８ビットのうちの
上位６４ビットから、４つの内部鍵Ｋ４９〜Ｋ５２が生
成される。

【００６６】一方、暗号処理が可逆処理なので、復号処
理は、暗号化で行われた処理を逆にたどって行われる。
ただし、ＩＤＥＡ暗号方式のように、共有鍵暗号方式で
は、暗号化に使用する暗号鍵と、復号化に使用する鍵が
共通でないと、暗号文を元の平文に復号できない。

【００６７】なお、暗号処理部５１は、共有鍵方式なの
で、暗号処理部５１へ与えられる暗号鍵、全ては、広義
の共有鍵である。しかしながら、説明の便宜上、以降で
は、各暗号通信装置３ａ・３ｂ間で共有される暗号鍵の
みを、共有鍵Ｏと称し、暗号通信の際に使用される暗号
鍵（通信用暗号鍵）などと区別する。また、上記では、
暗号処理部５１における暗号処理の一例として、ＩＤＥ
Ａ暗号方式を説明したが、共有鍵暗号方式であれば、例
えば、ＤＥＳ暗号方式など、他の暗号方式を採用して
も、本実施形態と同様の効果が得られる。

【００６８】一方、本実施形態に係る暗号鍵生成部５２
は、暗号通信に先立って、後述する手順で通信相手の暗
号通信装置３ｂと通信してネゴシエーションする。これ
により、暗号鍵生成部５２は、送信した暗号化乱数を、
上記送信暗号化乱数領域４２へ格納すると共に、受信し
た暗号化乱数を、受信暗号化乱数領域４３へ格納する。
さらに、暗号鍵生成部５２は、両暗号化乱数に基づき、
暗号通信時に使用される通信用暗号化鍵および通信用復
号化鍵を生成して暗号処理部５１へ通知できる。

【００６９】ここで、暗号通信装置３ａが暗号通信装置
３ｂを呼び出す場合を例にして、上記構成の通信システ
ムにおけるネゴシエーション手順について説明する。な
お、以下では、説明の便宜上、暗号通信装置３ａが暗号
通信装置３ｂを呼び出す場合を例にして説明し、暗号通
信装置３ａを発呼側、暗号通信装置３ｂを被呼側と称す
る。しかしながら、両暗号通信装置３ａ・３ｂの動作が
対称なので、暗号通信装置３ｂが呼び出す場合でも同様
である。

【００７０】すなわち、図２に示す通信システムにおい
て、例えば、一方のＬＡＮ２ａの端末２１ａが、他方の
ＬＡＮ２ｂの端末２１ｂと通信する場合、端末２１ａ
は、ＬＡＮ２ａ上に、端末２１ｂへのデータを送出す
る。暗号通信装置３ａは、例えば、当該データに付加さ
れた端末２１ｂのアドレスなどに基づいて、当該データ
がＬＡＮ２ｂへ送出されるべきデータであると判定し、
ＷＡＮ１を介して、暗号通信装置３ｂと通信を開始す
る。

【００７１】例えば、ＷＡＮ１が、公衆電話回線などの
場合、暗号通信装置３ａは、通信に先立って、暗号通信
装置３ｂの電話番号をダイヤルするなどして、暗号通信
装置３ｂを呼び出す。これにより、両暗号通信装置３ａ
・３ｂが通信可能になる。また、ＷＡＮ１がインターネ
ットの場合など、データに送信先のアドレスを付加する
ことにより、各データ毎に送信先を指定可能な場合に
は、暗号通信装置３ａが暗号通信装置３ｂを示すアドレ
スへデータを送出すれば、通信が開始される。

【００７２】両暗号通信装置３ａ・３ｂが通信可能にな
ると、発呼側の暗号通信装置３ａは、図５に示すステッ
プＳ１ａにて、乱数Ａ１を生成し、Ｓ２ａにて、通信相
手の暗号通信装置３ｂへ当該乱数Ａ１を送出する。な
お、以下では、発呼側の暗号通信装置３ａが実行するス
テップには、例えば、Ｓ１ａのように、符号の末尾にａ
を付して参照し、被呼側の暗号通信装置３ｂが実行する
ステップには、Ｓ１ｂのように、符号の末尾にｂを付し
て参照する。

【００７３】一方、被呼側の暗号通信装置３ｂは、Ｓ１
ｂにて、暗号通信装置３ａから乱数Ａ１を受け取ると、
Ｓ２ｂにおいて、予め共有された共有鍵Ｏを用いて、当
該乱数Ａ１を暗号化する。これにより、暗号化乱数Ａ２
が生成される。さらに、暗号通信装置３ｂは、Ｓ３ｂに
おいて、発呼側の暗号通信装置３ａへ、生成した暗号化
乱数Ａ２を送り返す。

【００７４】ところで、発呼側の暗号通信装置３ａは、
上記Ｓ２ａにて、予め共有された共有鍵Ｏを用いて、自
らが生成した乱数Ａ１を暗号化し、暗号化乱数Ａ３を生
成している（Ｓ３ａ）。当該暗号化乱数Ａ３は、図１に
示す受信暗号化乱数領域４３に格納される。

【００７５】さらに、発呼側の暗号通信装置３ｂは、Ｓ
４ａにおいて、被呼側の暗号通信装置３ｂが上記Ｓ３ｂ
で生成した暗号化乱数Ａ２を受け取ると、Ｓ５ａにおい
て、上記Ｓ３ａにて自らが生成した暗号化乱数Ａ３と、
受け取った暗号化乱数Ａ２とを比較する。ここで、正規
の使用者間では、例えば、予め共有鍵Ｏを配付するなど
して、共有鍵Ｏが統一されている。また、両暗号通信装
置３ａ・３ｂは、発呼側の暗号通信装置３ａが生成した
乱数Ａ１を当該共有鍵Ｏで暗号化して暗号化乱数Ａ２・
Ａ３を生成する。したがって、被呼側の暗号通信装置３
ａが正規の暗号通信装置であれば、受け取った暗号化乱
数Ａ２と、自らが生成した暗号化乱数Ａ３とが一致する
はずである。それゆえ、暗号通信装置３ａは、両暗号化
乱数Ａ２・Ａ３が一致した場合、被呼側の暗号通信装置
３ｂが正規の暗号通信装置であると判定する。これによ
り、発呼側の暗号通信装置３ａは、被呼側の暗号通信装
置３ｂを認証できる。例えば、図５に示すように、乱数
Ａ１が "firt83ao?>&#$"で、暗号化乱数Ａ２が "si2Fe@
￥W!x5" の場合、暗号化乱数Ａ３も"si2Fe@ ￥W!x5" と
なる。

【００７６】なお、上記Ｓ５ａにおいて、両暗号化乱数
Ｂ１が一致しなかった場合、暗号通信装置３ａは、被呼
側の暗号通信装置３ｂが正規の暗号通信装置ではないと
判定して以降の処理を行わない。これにより、上記共有
鍵Ｏを知らない第三者が暗号通信装置３ｂにアクセスし
ようとしても、暗号通信装置３ａは、当該アクセスを拒
否できる。

【００７７】さらに、発呼側と被呼側とを入れ換えて、
上記Ｓ１ａ〜Ｓ５ａおよびＳ１ｂ〜Ｓ３ｂと同様のステ
ップが行われる（Ｓ１１ｂ〜Ｓ１５ｂおよびＳ１１ａ〜
Ｓ１３ａ）。これらのステップでは、両暗号通信装置３
ａ・３ｂは、被呼側の暗号通信装置３ｂが生成した乱数
Ｂ１に基づいて、暗号化乱数Ｂ２・Ｂ３をそれぞれ生成
する。これにより、被呼側の暗号通信装置３ｂは、発呼
側の暗号通信装置３ａを認証できる。

【００７８】なお、図５では、説明の便宜上、上記各ス
テップＳ１ａ〜Ｓ５ａおよびＳ１ｂ〜Ｓ３ｂは、上記各
ステップＳ１１ｂ〜Ｓ１５ｂおよびＳ１１ａ〜Ｓ１３ａ
よりも早く実行されるように記載されているが、これら
の各ステップは、並列して実行できる。例えば、図５に
示すように、乱数Ｂ１が "s8e8z#a=Cs" で、暗号化乱数
Ｂ２が "lk3%uyx23"の場合、暗号化乱数Ｂ３も"lk3%uyx
23" となる。

【００７９】これらの結果、発呼側の暗号通信装置３ａ
は、発呼側の暗号通信装置３ａが生成した暗号化乱数Ｂ
２を、図１に示す送信暗号化乱数領域４２に格納し、通
信相手、すなわち、被呼側の暗号通信装置３ｂが生成し
た暗号化乱数Ａ２を受信暗号化乱数領域４３へ格納でき
る。同様に、被呼側の暗号通信装置３ｂの送信暗号化乱
数領域４２には、暗号通信装置３ｂの生成した暗号化乱
数Ａ２が格納され、受信暗号化乱数領域４３には、発呼
側の暗号通信装置３ａの生成した暗号化乱数Ｂ２が格納
される。したがって、両暗号通信装置３ａ・３ｂでは、
自らの送信暗号化乱数領域４２に格納されている暗号化
乱数と、通信相手の受信暗号化乱数領域４３に格納され
ている暗号化乱数とが一致する。

【００８０】両暗号通信装置３ａ・３ｂが通信相手によ
る認証に成功すると、図６に示すように、上記両暗号化
乱数Ａ２・Ｂ２に基づいて、暗号通信に使用される通信
用暗号鍵が生成される。すなわち、発呼側の暗号通信装
置３ａは、Ｓ２１ａにおいて、自ら（発呼側）が生成し
た暗号化乱数Ｂ２を共有鍵Ｏで暗号化して、暗号化デー
タＢ４を生成する。また、Ｓ２２ａにおいて、受け取っ
た暗号化乱数Ａ２を共有鍵Ｏで暗号化して、暗号化デー
タＡ５を生成する。

【００８１】さらに、暗号通信装置３ａは、Ｓ２３ａに
おいて、上記暗号化データＢ４が下位に、上記暗号化デ
ータＡ５が上位になるように、両暗号化データＡ５・Ｂ
４を連結して、通信用暗号化鍵Ｃ１を生成する。また、
Ｓ２４ａでは、上記暗号化データＢ４が上位に、上記暗
号化データＡ５が下位になるように、両暗号化データＢ
４・Ａ５を連結して、通信用復号化鍵Ｃ２が生成され
る。

【００８２】一方、被呼側の暗号通信装置３ｂでは、Ｓ
２１ｂ〜Ｓ２４ｂにおいて、上記Ｓ２１ａ〜Ｓ２４ａと
同様の処理が行われ、両暗号化データＢ５およびＡ４、
並びに、通信用暗号化鍵Ｃ３および通信用復号化鍵Ｃ４
が生成される。

【００８３】ここで、両暗号通信装置３ａ・３ｂは、各
暗号化データを生成する際の共有鍵Ｏが互いに同一であ
る。また、上述したように、両暗号通信装置３ａ・３ｂ
では、自らの送信暗号化乱数領域４２に格納されている
暗号化乱数と、通信相手の受信暗号化乱数領域４３に格
納されている暗号化乱数とが同一である。したがって、
両暗号通信装置３ａ・３ｂにおいて、生成された通信用
暗号化鍵は、通信相手の通信用復号化鍵と同一となり、
通信用復号化鍵は、通信相手の通信用暗号化鍵と同一に
なる。

【００８４】例えば、図６に示すように、発呼側の暗号
通信装置３ａにおいて、暗号化データＢ４およびＡ５
が、それぞれ、"oe[9w8yx","Pia;l#O&3h" の場合、通信
用暗号化鍵Ｃ１は、"Pia;l#O&3hoe[9w8yx"となり、通信
用復号化鍵Ｃ２は、"oe[9w8yxPia;l#O&3h"となる。同様
に、被呼側の暗号通信装置３ｂにおいて、暗号化データ
Ａ４およびＢ５が、"Pia;l#O&3h","oe[9w8yx" となる。
したがって、通信用暗号化鍵Ｃ３は、"oe[9w8yxPia;l#O
&3h"となり、発呼側の通信用復号化鍵Ｃ２と一致する。
さらに、通信用復号化鍵Ｃ４、"Pia;l#O&3hoe[9w8yx"と
なり、発呼側の通信用暗号化鍵Ｃ１と一致する。

【００８５】ネゴシエーションが終了すると、各暗号通
信装置３ａ（３ｂ）は、ＬＡＮ２ａ（２ｂ）から受け取
ったデータを、通信用暗号化鍵Ｃ１（Ｃ３）で暗号化し
てＷＡＮ１へ送出する。一方、各暗号通信装置３ａ（３
ｂ）は、ＷＡＮ１から受け取ったデータを通信用復号化
鍵Ｃ２（Ｃ４）で復号して、ＬＡＮ２ａ（２ｂ）へ送出
する。上記ネゴシエーションによって、通信用復号化鍵
が通信相手の通信用暗号化鍵と一致しているので、両暗
号通信装置３ａ・３ｂは、受け取った暗号文を正しい平
文に復号できる。それゆえ、ＬＡＮ２ａの端末２１ａ
と、ＬＡＮ２ｂの端末２１ｂとは、何ら支障なく暗号通
信できる。

【００８６】ここで、暗号通信時において、ＷＡＮ１を
流れるデータは、ネゴシエーションにて設定された通信
用暗号化鍵で暗号化された暗号文である。また、各通信
用暗号化鍵は、通信毎に変更される。したがって、現暗
号通信における通信用暗号鍵を知らない第三者が、ＷＡ
Ｎ１上のデータを傍聴したとしても、通信内容を把握で
きない。さらに、当該データを改竄したとしても、改竄
されたデータは、復号化できない。なお、改竄されたデ
ータが偶然復号化できたとしても、意味のある平文には
ならない。したがって、暗号通信装置３ａ・３ｂの使用
者は、改竄されたデータをたやすく発見できる。これら
の結果、暗号通信における通信内容は、第三者の傍聴や
改竄から確実に保護される。

【００８７】ところで、ネゴシエーション時にＷＡＮ１
を流れるデータに基づいて、第三者が通信用暗号化鍵を
容易に推測できる場合、第三者は、暗号化されていて
も、通信内容を改竄あるいは傍聴できる。ところが、ネ
ゴシエーション時にＷＡＮ１を流れるデータは、乱数Ａ
１・Ｂ１および暗号化乱数Ａ２・Ｂ２であり、通信用暗
号化鍵Ｃ１〜Ｃ４は、両暗号化乱数を共有鍵Ｏで暗号化
したデータから生成される。したがって、共有鍵Ｏを知
らない第三者が、上記乱数および暗号化乱数を傍聴した
としても、暗号化データＢ４・Ａ５（Ａ４・Ｂ５）を生
成できない。この結果、第三者は、両暗号通信装置３ａ
・３ｂの通信用暗号化鍵を推測できず、暗号通信におけ
る通信内容を確実に保護できる。

【００８８】なお、上記説明では、両暗号通信装置３ａ
（３ｂ）が両暗号化データＢ４・Ａ５（Ａ４・Ｂ５）を
連結して、各通信用暗号鍵を生成する場合を例にして説
明したが、これに限らず、種々の算出方法を適用でき
る。算出方法に拘わらず、両暗号化データから通信用暗
号鍵が生成されれば、本実施形態と同様の効果が得られ
る。

【００８９】例えば、他の算出方法として、積、和、あ
るいは、ビット毎の排他的論理和など、項の順番を入れ
換えても演算結果が同一となる２項演算を採用すると、
通信用暗号化鍵と通信用復号化鍵とが同一となる。した
がって、この場合は、項の順番を入れ換えて演算する場
合に比べて簡単な手順で通信用暗号鍵を生成できる。な
お、２項演算は、ビット毎の演算でも、暗号化データ全
体を一つの数値とする演算でもよい。

【００９０】ここで、上記算出方法のうち、和や積を用
いると、通信用暗号鍵のビットが０または１の一方に偏
る虞れがある。また、演算方法を複雑にすれば、演算回
路が複雑になったり、演算時間が長くなったりする。し
たがって、これらの２項演算を使用する場合には、ビッ
ト毎の排他的論理和を用いる方がよい。これにより、他
の２項演算を使用する場合に比べて演算時間を短縮でき
る。さらに、演算回路をハードウェアで実現する場合に
は、回路規模を縮小できる。

【００９１】ただし、上述の２項演算では、暗号化デー
タの長さと、通信用暗号鍵との長さが同一になる。した
がって、例えば、暗号処理部５１を用いて乱数を生成す
る場合のように、１度に生成可能な乱数の長さが制限さ
れている場合には、通信用暗号鍵として必要な長さの暗
号化データを生成するため、複数回に分けて乱数を生成
する必要がある。この結果、ネゴシエーション時の手順
が複雑になり、必要な時間が長くなる。特に、ＩＤＥＡ
暗号方式では、一度に生成可能な暗号文の長さが暗号鍵
の長さよりも短いので、上述の２項演算を用いた場合、
複数回に分けて乱数を生成しなければならない。

【００９２】これに対して、本実施形態に示すように、
連結を用いれば、通信用暗号鍵の長さの半分の暗号化デ
ータから、通信用暗号鍵を生成できる。このように、各
項の長さよりも、演算結果の長さの方が長くなるような
演算を使用すれば、通信用暗号鍵を生成するために必要
な乱数の生成回数を削減できる。したがって、ネゴシエ
ーション時の手順を簡略化でき、必要な時間を短縮でき
る。

【００９３】ここで、連結のように、項の順番を入れ換
えれば、演算結果が変化するような演算によって通信用
暗号鍵を生成した場合、同一の暗号化データから、２つ
の通信用暗号鍵が生成される。この場合は、一方の順番
で生成した通信用暗号鍵を暗号化に使用し、かつ、他方
の順番で生成した通信用暗号鍵を復号に使用すれば、自
らが発呼側であるか被呼側であるかの区別をすることな
く、自らの通信用復号化鍵と、通信相手の通信用暗号化
鍵とを一致させることができる。

【００９４】なお、本実施形態では、暗号化データを連
結する際、暗号化データ全体を一括して連結している
が、これに限るものではない。暗号化データを所定のビ
ットからなるブロックに分割し、各ブロック毎に連結し
てもよい。また、本実施形態では、両暗号化乱数を暗号
化して暗号化データを生成した後で、両暗号化データを
連結しているが、これに限らず、両暗号化乱数を連結し
た後で、さらに暗号化してもよい。ただし、連結した後
で暗号化する場合は、両暗号化乱数が揃ってからでない
と暗号化できない。これに対して、暗号化した後で連結
する場合は、暗号化乱数のうち、一方を取得した時点
で、暗号化データを生成できる。したがって、両暗号化
乱数を取得してから通信用暗号鍵が生成するまでの時間
を、さらに短縮できる。

【００９５】また、本実施形態では、図５のステップＳ
１ａ・Ｓ２ａ、および、Ｓ１１ｂ・Ｓ１２ｂに示すよう
に、両暗号通信装置３ａ・３ｂが乱数を生成して送出す
る場合について説明したが、これに限るものではない。
例えば、日付や時刻、あるいは、シーケンス番号などを
用いてもよい。両暗号通信装置３ａ・３ｂが通信毎に異
なるデータを送出すれば、本実施形態と同様の効果が得
られる。

【００９６】なお、本実施形態に係る暗号通信装置３ａ
（３ｂ）は、図１に示すように、送信暗号化乱数領域４
２および受信暗号化乱数領域４３を備え、暗号化乱数Ｂ
２・Ａ３（Ａ２・Ｂ３）を直接記憶しているが、これに
限るものではない。例えば、暗号化データや乱数などで
もよい。両暗号化乱数を示すデータ、すなわち、通信用
暗号鍵を生成可能なデータであれば、本実施形態と同様
の効果が得られる。

【００９７】さらに、図２では、各ＬＡＮ２ａ（２ｂ）
と、ＷＡＮ１との間に、暗号通信装置３ａ（３ｂ）を、
それぞれ設け、ＬＡＮ２ａ（２ｂ）内を平文が伝送され
る場合を例にして説明したが、これに限るものではな
い。暗号通信装置３ａ・３ｂが正規の端末間に配されて
いれば、暗号通信装置３ａ・３ｂ間において、通信内容
を秘匿できるので、本実施形態と略同様の効果が得られ
る。

【００９８】例えば、図７に示すように、各端末２１ａ
（２１ｂ）に代えて、暗号通信装置３ａ（３ｂ）の機能
を付加した端末２２ａ（２２ｂ）を設けてもよい。ま
た、端末２１ａ（２１ｂ）がＬＡＮ２ａ（２ｂ）へ接続
するまでの間に、暗号通信装置３ａ（３ｂ）を設けても
よい。これら両構成では、端末２１ａ（２１ｂ）とＬＡ
Ｎ２ａ（２ｂ）との間、または、端末２２ａ（２２ｂ）
内で、平文と暗号文との変換が行われるので、ＬＡＮ２
ａ（２ｂ）上には暗号文が流れる。この結果、第三者が
ＬＡＮ２ａ（２ｂ）を流れるデータを傍聴できた場合で
あっても、第三者から通信内容を秘匿でき、さらに、安
全性を向上できる。

【００９９】また、本実施形態では、ＬＡＮ２ａ側の機
器（例えば、ＬＡＮ２ａや暗号通信装置３ａなど）と、
ＬＡＮ２ｂ側の機器とが、同じ構成の場合を例にして説
明しているが、これに限るものではない。例えば、ＬＡ
Ｎ２ａ側では、図２に示すように、暗号通信装置３ａと
端末２１ａとを分離し、ＬＡＮ２ｂ側では、図７に示す
ように、暗号通信装置３ｂと端末２２ｂとが一体になっ
た構成でもよい。いずれの場合であっても、図２に示す
ＬＡＮ２ａ内の部分や図７に示す端末２２ａ内の部分な
ど、ＬＡＮ２ａ側にて平文のデータが処理される部分か
ら、ＬＡＮ２ｂ側にて平文のデータが処理される部分ま
での間に、暗号通信装置３ａおよび暗号通信装置３ｂが
介在していれば、本実施形態と同様の効果が得られる。

【０１００】さらに、本実施形態では、コンピュータ間
のデータ通信を想定し、各端末２１ａ・２１ｂ・２２ａ
・２２ｂが、ＬＡＮ２ａ・２ｂに接続されたコンピュー
タの場合を例にして説明したが、これに限るものではな
い。例えば、端末は、ＬＡＮを介さず、公衆電話回線網
に直接接続される電話器やファクシミリであってもよ
い。暗号通信装置が各端末間の伝送経路中に配されてい
れば、各端末間で伝送されるデータの内容に拘わらず、
同様の効果が得られる。ただし、暗号通信装置は、デジ
タル処理によって暗号化／復号化しているので、アナロ
グ信号を入出力する場合には、アナログ信号とデジタル
信号とを変換する必要がある。

【０１０１】

【発明の効果】請求項１の発明に係る暗号通信装置は、
以上のように、通信相手へ、第１送信データを送信する
第１送信手段と、通信相手が送信した第１送信データを
第１受信データとして受け取る第１受信手段と、上記第
１送信データと第１受信データとの双方に基づいて、暗
号通信で使用される通信用暗号鍵を生成する暗号鍵生成
手段とを備えている構成である。

【０１０２】上記構成では、通信用暗号鍵は、自らが送
信した第１送信データと、通信相手から受け取った第１
受信データとの双方から生成される。したがって、発呼
側の暗号通信装置の動作と、被呼側の暗号通信装置の動
作と同一になる。この結果、暗号通信装置を開発する際
の手間を大幅に軽減できるという効果を奏する。

【０１０３】請求項２の発明に係る暗号通信装置は、以
上のように、請求項１記載の発明の構成において、通信
相手へ、第２送信データを送出する第２送信手段と、通
信相手が送信した第２送信データを第２受信データとし
て受け取る第２受信手段と、予め定められた共有鍵によ
り上記第２受信データを暗号化して、上記第１送信デー
タを生成する第１送信データ生成手段と、上記第２送信
データを上記共有鍵で暗号化したデータと、上記第１受
信データとが一致している場合、通信相手が正規の通信
相手であると認証する認証手段とを備えている構成であ
る。

【０１０４】それゆえ、通信用暗号鍵を生成するための
データ通信と、通信相手を認証するためのデータ通信と
を共用できる。この結果、安全に通信可能でありなが
ら、両データ通信を別々に行う場合に比べて、ネゴシエ
ーションが高速な暗号通信装置を実現できるという効果
を奏する。

【０１０５】請求項３の発明に係る暗号通信装置は、以
上のように、請求項１または２記載の発明の構成におい
て、上記暗号鍵生成手段は、上記第１送信データに基づ
くデータと、上記第１受信データに基づくデータとを所
定の順番で連結して第１の通信用暗号鍵を生成すると共
に、上記両データを入れ換えて連結して第２の通信用暗
号鍵を生成し、上記暗号通信手段は、上記第１の通信用
暗号鍵を用いて、通信相手へ送出するデータを暗号化
し、上記第２の通信用暗号鍵を用いて、通信相手から受
け取ったデータを復号化する構成である。

【０１０６】上記構成では、連結によって、各通信用暗
号鍵が生成されているので、通信の安全性を低下させる
ことなく、第１送信データおよび第１受信データのビッ
ト長よりも長い通信用暗号鍵を生成できる。それゆえ、
他の算出方法よりも、簡単な手順、かつ、短い時間で、
通信用暗号鍵を生成できるという効果を奏する。

【０１０７】請求項４の発明に係る記録媒体は、以上の
ように、通信相手へ第１送信データを送信する工程と、
通信相手が送信した第１送信データである第１受信デー
タを受信する工程と、上記第１送信データと第１受信デ
ータとの双方に基づいて、上記通信用暗号鍵を生成する
工程とを実行するプログラムを記録した構成である。

【０１０８】上記構成では、通信用暗号鍵が、上記第１
送信データと第１受信データとの双方から生成されるの
で、上記プログラムを開発する際、暗号通信装置が発呼
する場合の動作と、被呼される場合の動作とを別々に設
計する必要がなくなる。また、発呼側と被呼側とを判別
することなく、通信用暗号鍵を生成できる。これらの結
果、プログラムを開発する際の手間を大幅に軽減できる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すものであり、暗号通
信装置の要部を示すブロック図である。

【図２】上記暗号通信装置を有する通信システムを示す
ブロック図である。

【図３】上記暗号通信装置の暗号処理部の一例を示すブ
ロック図である。

【図４】上記暗号処理部にて生成される内部鍵の鍵スケ
ジューリングを示す説明図である。

【図５】ネゴシエーション時における上記暗号通信装置
の動作を示すフローチャートであり、暗号通信装置が認
証する際の動作を示している。

【図６】ネゴシエーション時における上記暗号通信装置
の動作を示すフローチャートであり、暗号通信装置が通
信用暗号鍵を生成する際の動作を示している。

【図７】上記通信システムの一変形例を示すブロック図
である。

【図８】従来の暗号通信装置において、ネゴシエーショ
ン時の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

３１ ＷＡＮ・Ｉ／Ｆ部（第１および第２送信手段、第
１および第２受信手段） ３４ 制御部（認証手段） ４１ 共有鍵領域（認証手段） ４２ 送信暗号化乱数領域（第１送信手段） ４３ 受信暗号化乱数領域（第１受信手段） ５１ 暗号処理部（暗号通信手段、第１送信データ生成
手段） ５２ 暗号鍵生成部（暗号鍵生成手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】暗号通信に先立って設定される共有の通信
   用暗号鍵を用いて、他の暗号通信装置と暗号通信する暗
   号通信手段を有する暗号通信装置において、 通信相手へ、第１送信データを送信する第１送信手段
   と、 当該通信相手が送信した第１送信データを第１受信デー
   タとして受け取る第１受信手段と、 上記第１送信データと第１受信データとの双方に基づい
   て、上記通信用暗号鍵を生成する暗号鍵生成手段とを備
   えていることを特徴とする暗号通信装置。
2. 【請求項２】通信相手へ、第２送信データを送出する第
   ２送信手段と、 通信相手が送信した第２送信データを第２受信データと
   して受け取る第２受信手段と、 予め定められた共有鍵により上記第２受信データを暗号
   化して、上記第１送信データを生成する第１送信データ
   生成手段と、 上記第２送信データを上記共有鍵で暗号化したデータ
   と、上記第１受信データとが一致している場合、通信相
   手が正規の通信相手であると認証する認証手段とを備え
   ていることを特徴とする請求項１記載の暗号通信装置。
3. 【請求項３】上記暗号鍵生成手段は、上記第１送信デー
   タに基づくデータと、上記第１受信データに基づくデー
   タとを所定の順番で連結して第１の通信用暗号鍵を生成
   すると共に、上記両データを入れ換えて連結して第２の
   通信用暗号鍵を生成し、 上記暗号通信手段は、上記第１の通信用暗号鍵を用い
   て、通信相手へ送出するデータを暗号化し、上記第２の
   通信用暗号鍵を用いて、通信相手から受け取ったデータ
   を復号化することを特徴とする請求項１または２記載の
   暗号通信装置。
4. 【請求項４】暗号通信にて使用される共有の通信用暗号
   鍵を生成するプログラムを記録した記録媒体であって、 通信相手へ第１送信データを送信する工程と、 通信相手が送信した第１送信データである第１受信デー
   タを受信する工程と、 上記第１送信データと第１受信データとの双方に基づい
   て、上記通信用暗号鍵を生成する工程とを実行するプロ
   グラムを記録した記録媒体。